第05讲 化学反应速率与化学平衡图像（讲义）-【上好课】2025年高考化学一轮复习讲练测（新教材新高考）

第05讲 化学反应速率与化学平衡图像 目 录 01 考情透视·目标导航 2 02 知识导图·思维引航 3 03 考点突破·考法探究 4 考点一 化学反应速率图像 4 知识点1 速率—时间图像 4 知识点2 速率—压强(或温度)图像 5 知识点3 物质的量(或浓度)—时间图像 6 知识点4 化学速率图像分析 7 考向1 考查速率-时间图像 7 考向2 考查速率—压强(或温度)图像 10 考向3 考查浓度或物质的的量-时间图像 12 考点二 化学平衡图像 14 知识点1 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 14 知识点2 恒温线或恒压线图像 15 知识点3 反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 16 知识点4 化学平衡图像分析 16 考向1 考查转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像的分析判断 18 考向2 考查恒温线或恒压线图像的分析判断 20 考向3 考查组分含量、浓度或物质的量与温度的关系图像的分析判断 22 考向4 考查化学平衡曲线外的非平衡点分析 24 04 28 考点要求 考题统计 考情分析 化学反应速率图像 2024·辽宁卷，3分 2024·安徽卷，3分 2023辽宁卷12题，3分 2023山东卷14题，4分 2022浙江1月选考19题，2分 2022湖南卷14题，4分 2022广东卷15题，4分 2022河北卷11题，4分； 分析近三年的高考试题，高考命题在本讲有以下规律： 化学反应速率和化学平衡图像分析类试题经常涉及的图像类型有含量—时间—温度(压强)图像、恒温、恒压曲线等，图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图像，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。图像作为一种思维方法在解题过程中也有着重要作用，可以将一些较为抽象的知识，转化为图像，然后进行解决。注意掌握从图像中获取有效信息，解答与化学反应速率和化学平衡有关的问题，如反应速率、反应转化率、产率，提高转化率的措施等；从图表或图像中获取信息，计算转化率、平衡常数等。 化学平衡图像 2024·湖南卷，3分 2024·辽宁卷，3分 2023·重庆卷，3分 2023湖南卷13题，4分 2023浙江6月选考14题，3分 2022江苏卷13题，3分 2022广东卷13题，4分 复习目标： 1.能从图像认识化学反应速率和化学平衡是变化的，知道化学反应速率、化学平衡与外界条件有关，并遵循一定规律；能多角度。动态地分析化学反应速率和化学平衡，运用化学反应原理解决实际问题。 2.建立图像与观点、结论和证据之间的逻辑关系，知道可以通过图像分析、推理等方法认识化学反应速率和化学平衡的本质特征及其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学反应速率和化学平衡的有关图像曲线变化，揭示化学反应速率和化学平衡的本质和规律。 3.能通过图像发现和提出有关化学反应速率和化学平衡的有探究价值的问题；通过控制变量来探究影响化学反应速率和化学平衡的外界条件。 考点一 化学反应速率图像 知识点1 速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像 图像 分析 结论 t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，减小反应物的浓度 t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，增大生成物的浓度 t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，减小生成物的浓度 2.“断点”类v－t图像 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 适合正反应为放热的反应 适合正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 适合正反应为气体物质的量增大的反应 适合正反应为气体物质的量减小的反应 3.“平台”类v­t图像 图像 分析 结论 t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变使用催化剂 t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) 4.全程速率—时间图像 例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：（1）AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。 （2）BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 知识点2 速率—压强(或温度)图像 1.对于速率～温度曲线，温度改变后，吸热反应速率变化大，放热反应速率变化小。即吸热大变，放热小变。以mA＋nBpC＋qD；△Ｈ＝Ｑ为例 2.对于速率～压强曲线，压强改变后，气体体积之和大的一侧反应速率变化大，气体体积之和小的一侧反应速率变化小。以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ为例 【名师点拨】这类图像中曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强或温度增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 知识点3 物质的量(或浓度)—时间图像 这类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。 1、识图：在c-t图中，一般横坐标表示时间，纵坐标表示浓度或物质的量等变化，分析图时要抓住随着时间的变化曲线的基本走势问题，其重点及易错点应抓住曲线的斜率，某一时刻曲线的斜率大小就表示该时刻反应的速率快慢，曲线越陡表示反应的速率越大，曲线越平缓表示反应的速率越小。 2、规律：①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。 ③若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。 3、实例：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 （1）由图像得出的信息 ①X、Y是反应物，Z是产物。 ②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。 （2）根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如 v(X)＝ mol·L－1·s－1； Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 4、易错提醒：解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。 知识点4 化学速率图像分析 1.识图 这类图像定性地揭示了反应过程中 v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对化学反应速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“逆、动、等、定、变、同”的基本特征，以及平衡移动的方向。分析这类图像的重点及易错点是图像中演变出来的相关面积，曲线下方阴影部分的面积大小就表示在该时间段内某物质的浓度的变化量。另外，由v-t图可知，在一般情况下，同一个反应有先快后慢的特点，生成等量产物（或消耗等量反应物），所需的时间逐渐变长。 2.常见v-t图像分析方法 （1）看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。 （2）对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。 （3）改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)<v(逆)。 （4）规律：v­t图像中无“断点”，曲线是“渐变”的，即逐渐升高或降低，则改变的条件是浓度。若曲线是向上“渐变”，表示改变的条件是“增强”，反之，改变的条件是“减弱”，如工业合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0。 因t1时刻改变条件后，v′逆>v′正，平衡逆向移动，故改变的条件是增大NH3的浓度。 考向1 考查速率-时间图像 例1（2024·辽宁抚顺·模拟）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是(　　) A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度：a点小于b点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 【答案】D 【解析】A项，化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，一定未达平衡，错误；B项，a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，错误；C项，从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，错误；D项，随着反应的进行，正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，SO2的转化率将逐渐增大，正确。 【思维建模】分清正反应、逆反应及二者反应速率的相对大小，分清“突变”和“渐变”；正确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律。 Ⅰ.v正突变，v逆渐变，且v正>v逆，说明是增大了反应物的浓度，使v正突变，且平衡正向移动。 Ⅱ.v正、v逆都突然减小，且v正>v逆，说明平衡正向移动，该反应的正反应可能是放热反应或气体体积增大的反应。 Ⅲ.v正、v逆都突然增大，且增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体分子数不变的反应压缩体积(即增大压强)。 【变式训练1】如图表示反应2SO2(g)＋O22SO3(g)+Q的正反应速率随时间的变化情况，试根据图中曲线判断下列说法可能正确的是 A．t1时只减小了压强； B．t1时只降低了温度； C．t1时增加了SO2和O2的浓度，平衡向正反应方向移动； D．t1时减小SO2浓度的同时，增加了SO3的浓度； 【答案】D 【解析】A.若t1时减小了压强，平衡向逆反应方向移动，重新平衡时的速率小于原平衡速率，故A错误；B.若t1时降低了温度，平衡向正反应移动，重新平衡时的速率小于原平衡速率，故B错误；C.若t1时增加了SO2和O2的浓度，正反应速率应大于原平衡速率，平衡向正反应方向移动，图象中t1时刻不符合，故C错误；D.若t1时减小了SO2的浓度，增加了SO3的浓度，平衡向逆反应移动，新平衡时反应物浓度比可以原来还大，平衡时正反应速率可以比原平衡速率大，故D可能正确；故选D。 【变式训练2】（2024·山东济南·模拟）在一密闭容器中发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： （1）处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。 A.t0～t1 B.t1～t2 C.t2～t3 D.t3～t4 E.t4～t5 F.t5～t6 （2）判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。 A.增大压强　B.减小压强　C.升高温度 D.降低温度　E.加催化剂　F.充入氮气 t1时刻________；t3时刻________；t4时刻________。 （3）依据（2）中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。 A.t0～t1 B.t2～t3 C.t3～t4 D.t5～t6 （4）如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。 【答案】（1）ACDF　（2）C　E　B　（3）A （4） 【解析】（1）根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。（2）t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温。t3时，v正、v逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂。t4时，v正、v逆同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。（3）根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0～t1时间段的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。（4）t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。 考向2 考查速率—压强(或温度)图像 例2可逆反应mA(g)⇌nB(g)+pC(s)；△H=Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合如图中的两个图象，以下叙述正确的是：(　　) A．m＞n，Q＜0 B．m＞n+p，Q＞0 C．m＞n，Q＞0 D．m＜n+p，Q＜0 【答案】A 【解析】由图象可知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，则升高温度，平衡逆向移动；增大压强，正反应速率大于逆反应速率，则增大压强，平衡正向移动。由图象可知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，则升高温度，平衡逆向移动，所以该正反应为放热反应，Q＜0；增大压强，正反应速率大于逆反应速率，则增大压强，平衡正向移动，该反应为气体气体缩小的反应，所以m＞n，故答案选A。 【思维建模】曲线的意义是外界条件（如温度、压强等）对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。如图中交点A是平衡状态，压强增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 【变式训练1】下列各图是温度(或压强)对2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH<0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是(　　) A． B．C．D． 【答案】C 【解析】A和B图中自变量为温度，温度越高，速率越快，B项错误；升温时平衡向吸热方向移动，逆反应速率大于正反应速率，A项错误；C、D图中自变量为压强，压强越大，速率越快，D项错误；增加压强，平衡向气体分子数减小方向移动，也就是向逆反应方向移动，逆反应速率大于正反应速率，C项正确。 【变式训练2】（23-24高三上·四川·期中）某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0，图甲表示反应速率(v)与温度(T) 的关系、图乙表示 T1 时，平衡体系中SO2的体积分数与压强(p)的关系。下列说法正确的是（    ） 图甲，图乙 A．图甲中，曲线1表示正反应速率与温度的关系 B．图乙中，a、b两点的反应速率：v(a)>v(b) C．图甲中，d点时，混合气体的平均摩尔质量不再改变 D．图乙中，c点的正、逆反应速率：v(逆) < v(正) 【答案】C 【解析】A．反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H＜0，正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，逆反应速率大于正反应速率，则曲线1表示逆反应速率与温度的关系，故A错误；B．温度恒定时，a、b两点对应的压强是b的大，压强越大，反应速率越快，a、b两点对应的反应速率：va＜vb，故B错误；C．d点表示温度为T0时，正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡，则混合气体的平均摩尔质量不再改变，故C正确；D．c点时，二氧化硫的含量小于平衡时的含量，反应需要向生成二氧化硫的方向进行，即向逆反应方向进行，所以v(逆)＞v(正)，故D错误；故选C。 考向3 考查浓度或物质的的量-时间图像 例3（2024·河南洛阳·模拟）100 ℃时，向某恒容密闭容器加入1.6 mol·L－1的Q后会发生如下反应：2Q(g)M(g)。其中M的物质的量浓度随时间的变化如图所示： 下列说法错误的是(　　) A.从反应开始到刚达到平衡的时间段内，v(Q)＝0.02 mol·L－1·s－1 B.a、b两时刻生成Q的速率：v(a)<v(b) C.用Q浓度变化值表示的ab、bc两个时间段内的反应速率：v(ab)>v(bc)＝0 D.其他条件相同，起始时将0.2 mol·L－1氦气与Q混合，则反应达到平衡所需时间少于60 s 【答案】D 【解析】根据分析，从反应开始到刚达到平衡的时间段内，v(Q)＝＝＝0.02 mol·L－1·s－1，故A正确；Q为反应物，初始时浓度最大，消耗速率最大，生成速率最小，随着反应的进行，Q的浓度逐渐减小，消耗速率逐渐减慢，生成速率逐渐增大，则a、b两时刻生成Q的速率：v(a)<v(b)，故B正确；ab段M的浓度变化量为(0.6－0.3) mol·L－1＝0.3 mol·L－1，则Q的物质的量浓度变化量为M的两倍，为0.3 mol·L－1×2＝0.6 mol·L－1，反应时间为60 s－20 s＝40 s，v(ab)＝＝0.015 mol·L－1·s－1，bc段反应达到平衡状态，M、Q的物质的量浓度变化量为0，则v(bc)＝0，则用Q浓度变化值表示的ab、bc两个时间段内的反应速率：v(ab)>v(bc)＝0，故C正确；其他条件相同，向某恒容密闭容器中通入0.2 mol·L－1氦气与Q混合，容器体积不变，Q、M的浓度不变，与原平衡体系等效，则反应达到平衡所需时间等于60 s，故D错误。 【思维建模】某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 （1）由图像得出的信息 ①X、Y是反应物，Z是产物。 ②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3 mol，Δn(Y)＝n2－n3 mol，Δn(Z)＝n2 mol。 （2）根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如 v(X)＝ mol·L－1·s－1； Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 【变式训练1】（2024·安徽铜陵·模拟）向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：xA(g)＋2B(s)yC(g)　ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题： （1）用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的平均反应速率v(A)＝________。 （2）根据图示可确定x∶y＝________。 （3）0～10 min容器内压强________(填“变大”“不变”或“变小”)。 （4）推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________(填编号，下同)；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。 ①减压　②增大A的浓度　③增大C的量　④升温　⑤降温　⑥加催化剂 （5）若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ平衡常数为K2，则K1________K2(填“>”“＝”或“<”)。 【答案】（1）0.02 mol·L－1·min－1　（2）1∶2　（3）变大　（4）④⑥　④　（5）> 【解析】（1）0～10 min内v(A)＝＝0.02 mol·L－1·min－1。（2）根据图像可知，0～10 min内A的物质的量浓度减少量为0.2 mol·L－1，C的物质的量浓度增加量为0.4 mol·L－1，x、y之比等于A、C的浓度的变化量之比，故x∶y＝0.2 mol·L－1∶0.4 mol·L－1＝1∶2。（3）该反应是气体分子数增大的反应，而容器容积不变，因此0～10 min容器内压强变大。（4）根据图像可知，10 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变且随后反应速率加快，故改变的条件可能是升温或加入催化剂；12～16 min，反应处于平衡状态，16 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变，且随后A的浓度逐渐增大，C的浓度逐渐减小，说明平衡逆向移动，故改变的条件可能是升温。（5）升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。由于16 min时升高温度，则K1>K2。 【变式训练2】（2024·河北保定·三模）铌被广泛应用于航空航天、电子、原子能、超导材料及新型功能材料等领域，是一种十分重要的战略物资。常用于萃取稀土金属铌：。某温度下，萃取过程中溶液中与时间的变化关系如图所示。下列叙述正确的是 A．其他条件不变，时萃取反应已停止 B．增大，萃取反应平衡向左移动，平衡常数减小 C．min、min时萃取反应的正反应速率： D．min内，的平均反应速率 【答案】D 【解析】A．平衡时正反应、逆反应依然在不断进行，A项错误；B．平衡常数只与温度有关，增大浓度K不变，B项错误；C．萃取反应发生后，正反应速率由大到小至不变时反应达到平衡，，C项错误；D．min内，，根据速率之比等于化学计量数之比，的平均反应速率，D项正确；故选：D。 考点二 化学平衡图像 知识点1 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 该类图像中常常与化学平衡知识相联系，重在考查化学平衡相关知识点。这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。 1.识图：一般当转化率达到一个定值，即转化率或百分含量保持不变，该反应达到化学平衡，我们可以借助图像中曲线的数值大小，进一步结合影响平衡的一些外界因素，分析整合，得出相关结论。已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的系数的关系。 2.规律：“先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如图甲中T2>T1。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如图乙中p1>p2。 ③若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。 3.实例：正确掌握图像中反应规律的判断方法 [以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明] ①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。 ③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。 知识点2 恒温线或恒压线图像 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度（反应物或生成物）或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。 1.识图：(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度) 图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH＜0；图②，若T1>T2，则正反应为放热反应。 【名师点睛】解答此类图像问题，往往可作分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线——恒压线或恒温线，然后进行定一议二，从而可解决问题。 2.规律：（1）“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的系数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。 （2）通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。 知识点3 反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆，未达平衡；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，ΔH<0。 2.化学平衡曲线外的非平衡点分析 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。 左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆；则右下方(F点)v正<v逆。 3.投料比与转化率或产率相关图像 在工业生产中，为了提高转化率或产率，从原料的利用率研究分析，我们可以得到投料比与转化率或产率相关图像，通过图像分析我们可以得到最佳投料比。如在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2＋O2SO3，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m＝]不同时，SO2的平衡转化率与温度(t)的关系如图所示： 分析图像我们可以得到如下信息，在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m越大，平衡转化率α(SO2)越小，即图中m1、m2、m3的大小顺序为m1>m2>m3。 知识点4 化学平衡图像分析 1.思维建模 2.解题步骤 第一步：看特点。即分析可逆反应方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分 子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。 第二步：识图像。即识别图像类型，一看“面”（理清横坐标、纵坐标表示的含义）；二看“线”（分析曲线的走向和变化趋势，它与横坐标、纵坐标的关系）；三看 “点”（重点分析特殊点——起点、拐点、交点、终点的含义）；四看是否要作辅助线（如等温线、等压线等），五看定量图像中有关量的多少问题。 第三步：联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。 第四步：图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。 3.解题技巧 ①先拐先平：在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。 ②定一议二：在含量—T/p曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后(通常可画一垂线)，讨论横坐标与曲线的关系。 ③三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正)、v(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。 4.易错点拨 （1）“先拐先平”与速率快慢的误区：在反应速率与化学平衡图像中，我们容易错误认为曲线先出现拐点，则反应速率一定快，由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点，先平衡，即常说的“先拐先平”，但比较反应速率快慢时，应该依据曲线斜率的大小，斜率大，反应速率快，如下面图像，尽管曲线b先平衡，但其反应速率小于曲线a对应的速率。 （2）未达到平衡的曲线误认为是平衡时的曲线。如根据下面图像判断某反应正反应为放热反应还是吸热反应时，从o—a—b阶段，误认为升高温度，生成物浓度增大，反应向正反应方向进行，所以该正反应为吸热反应。该错误结论的得出原因在于o—a—b阶段时，该反应并没有达到平衡状态，b点为平衡时状态，通过b—c阶段可以得出，在平衡状态下，若升高温度，生成物浓度减少，平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应。 （3）图像中涉及定量问题时，应该注意相关“量”与反应原理的对应关系。如合成氨中，若H2 、 N2的浓度按照3:1置入反应装置中，尽管H2 、 N2的浓度不断减少，根据反应原理，二者减少量应该满足3:1的关系，显然下面图像中曲线的变化是错误的结论。 考向1 考查转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像的分析判断 例1（2024·湖南·模拟预测）研究之间的转化对控制大气污染具有重要意义，已知： 。如图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为时，和随t变化曲线分别为Ⅰ、Ⅱ，改变温度到，随t变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是 A．反应速率 B．温度 C．升高温度，正向反应速率增加，逆向反应速率减小 D．温度和下，反应分别达到平衡时，前者小 【答案】B 【解析】A．升高温度，反应速率增大，达到平衡所需时间变短，根据图像，温度T2>T1，故反应速率，A错误；B．升高温度，反应速率增大，达到平衡所需时间变短，根据图像，温度T2>T1，B正确；C．升高温度，正、逆反应速率均增大，C错误；D．该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，所以温度和下，反应分别达到平衡时，前者大，D错误；本题选B。 【思维建模】“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2>T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2>p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a使用了催化剂)。 Ⅰ.表示T2>T1，正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动。 Ⅱ.表示p2>p1，反应物A的转化率减小，说明正反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动。 Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a>b，故a使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体体积不变的可逆反应，a增大了压强(即压缩体积)。 【变式训练1】（2024·湖北孝感·模拟）在其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)＋B(g)cC(g)的平衡的变化图像如下(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率)，据此分析下列说法正确的是(　　) A.在图像反应Ⅰ中，说明正反应为吸热反应 B.在图像反应Ⅰ中，若p1>p2，则此反应的ΔS>0 C.在图像反应Ⅱ中，说明该正反应为吸热反应 D.在图像反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能自发进行 【答案】D 【解析】A项，图像反应Ⅰ中任取一曲线，图中随着温度的升高反应物的平衡转化率减小，升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，错误；B项，在图像反应Ⅰ的横坐标上任取一点，作横坐标的垂直线与两曲线相交，若p1>p2，增大压强反应物的平衡转化率增大，增大压强平衡向正反应方向移动，则a＋1>c，ΔS<0，错误；C项，图像反应Ⅱ中T1先出现拐点，T1反应速率快，T1>T2，T1平衡时n(C)小于T2平衡时n(C)，升高温度平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，错误；D项，图像反应Ⅲ增大压强平衡不移动，则a＋1＝c，若T1>T2，升高温度A的转化率减小，升高温度平衡向逆反应方向移动，则ΔH<0，该反应能自发进行，正确。 【变式训练2】在密闭容器中，加入和发生如下反应：，C的体积分数(C%)随时间的变化趋势符合如图关系： 下列说法正确的是 A．B物质可能是气体 B．若在F点时给容器压缩体积，达新平衡时C的浓度将增大 C．该反应为吸热反应 D．恒温恒容下达平衡后，向容器中再加入2molA和1molB，A的体积分数减小 【答案】B 【分析】“先拐先平数值大”由图1可知温度T1>T2，图2压强P1>P2，图1可知T1>T2，T1时C%少平衡逆向移动，正反应是放热反应，由图2可知压强P1>P2，压强大C%少，平衡逆向移动，因此B是非气体。 【解析】A．通过分析B是非气体，故A错误；B．F点时给容器压缩体积，平衡逆向移动，C的物质的量减少，但是由于体积缩小，C的浓度还是增大，故B正确；C．通过图1分析反应是放热反应，故C错误； D．恒温恒容下达平衡后，向容器中再加入2molA和1molB，相当于增大压强，最终平衡逆向移动，A的含量增大，故D错误。答案选B。 考向2 考查恒温线或恒压线图像的分析判断 例2（2024·广东中山·模拟）SO2的催化氧化是硫酸工业中的重要反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下列说法正确的是(　　) A.X代表压强 B.L2>L1 C.Ka＝Kb D.若c点的温度或压强分别为L2、X1，则c点v(SO2)正>v(SO2)逆 【答案】D 【解析】A.X如为压强，增大压强，平衡正向移动，转化率增大，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，转化率减小，则X表示温度，故A错误；B.该反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，转化率增大，L表示压强，应该L1>L2，故B错误；C.X表示温度，则a、b点温度不同，则平衡常数不同，故C错误；D.c点反应未达到平衡状态，平衡正向移动，则c点v(SO2)正>v(SO2)逆，故D正确。 【思维建模】“定一议二”。在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系。如图Ⅰ中确定压强为105 Pa或 107 Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，做横轴的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，增大压强，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体体积减小的反应。同理分析图Ⅱ。 【变式训练1】（2024·浙江温州·模拟）在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是(　　) A．上述反应的ΔH<0 B．压强：p4>p3>p2>p1 C．1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64 D． 压强为p4时，在y点：v正>v逆 【答案】A 【解析】p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4>p3>p2>p1，B项正确；压强为p4、温度为1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正>v逆，D项正确。 【变式训练2】（2024·河北衡水·模拟预测）储氢合金M的吸放氢反应式为：xH2(g)+2M(s) 2M-Hx(s)，现将100gM置于恒容容器中，通入氢气并维持容器内压强恒定，在不同温度下M的最大吸氢量与氢气压强的关系如图所示，下列说法错误的是 A．压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大 B．若到达P点的时间为3min，则吸氢速率v=0.35g/min C．在相同条件下，若氢气中含有氩气，则最大吸氢量减小 D．若到达N点所用时间小于P点，则吸氢速率v(N)<v(P) 【答案】D 【解析】A．由图可知，压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大，故A正确；B．由图可知，到达P点的时间为3min时，M的最大吸氢量为1.05g，则反应速率为=0.35g/min，故B正确；C．恒压条件下若氢气中含有氩气，相当于氢气的分压减小，该反应是气体体积减小的反应，平衡向逆反应方向移动，吸氢量减小，故C正确；D．由图可知，压强相同时，N点反应温度高于P点，温度越高，反应速率越快，则N点反应速率小于P点，故D错误；故选D。 考向3 考查组分含量、浓度或物质的量与温度的关系图像的分析判断 例3（2024·河北保定·三模）一定条件下，在甲、乙两个恒容密闭容器(容器容积)中投入等物质的量的X和Y，发生反应，达到平衡时，Q的物质的量浓度与温度和容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是 A．x＋y>p＋q B．c(P)：b>2a C．压强：2p(b)<p(c) D．平衡常数： 【答案】D 【分析】由于容器容积V甲:V乙=1:2但投入的是等物质的量的X和Y，故甲中Q的浓度更大，但是小于乙中Q的浓度的2倍，说明容器体积减小，平衡逆向移动，反应是气体体积数增大的反应，随温度升高，Q浓度增大，说明正反应吸热； 【解析】A．由分析，x＋y<p＋q，A错误；B．a、b两点Q的浓度相等，由于反应起始物是X和Y，产生的P和Q物质的量之比等于化学计量数之比，故a、b两点P的浓度也相等，B错误；C．起始反应物是X和Y，甲的体积是乙的一半，由于体积缩小平衡逆向移动，使总压强减小，故压强p(c)<2p(b)，C错误；D．b、c两点温度相同，K相等，正反应吸热，a温度更低平衡逆向移动，K更小，故平衡常数：Ka<Kb=Kc，D正确；本题选D。 【变式训练1】（2024·江苏南通·二模）肼()是一种含氢量高的燃料。向恒容密闭容器内加入3 mol，一定条件下体系中催化分解存在以下平衡： ．；．。 不同温度下达到平衡时，均几乎完全分解，分解产物的物质的量如图。 下列说法正确的是 A．曲线a对应的物质是 B．低于M点对应温度时，以反应Ⅰ为主 C．体系中一定不存在反应： D．N点时，体系内：为2∶3 【答案】D 【解析】A．图中为分解产物的物质的量，当温度升高时，NH3趋于0，此时以反应Ⅰ为主，根据反应可知，曲线a对应的物质是H2，故A错误；B．低于M点对应温度时，NH3含量最高，以反应Ⅱ为主，故B错误；C．由图可知，不同温度下达到平衡时，均几乎完全分解，温度升高时，NH3趋于0，所以体系中还存在，故C错误；D．由图可知，N点时，，由H元素守恒知，，体系内为2：3，故D正确；故答案选D。 【变式训练2】（2024·河北沧州·三模）工业上用固体作固硫剂，氢气还原辉钼矿()获得钼(Mo)的反应原理为。在恒容密闭容器中进行该反应，平衡时气体的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是 A．X、Y、Z分别代表、、CO B．该反应在高温下可以自发进行 C．图中 D．升高温度，反应体系中混合气体的平均相对分子质量增大 【答案】C 【解析】A．该反应中，反应物只有一种是气体，生成物有两种是气体，由图可知，随着温度的升高，平衡时一种气体的体积分数减小，两种气体(Y和Z)的体积分数增大，且Y的体积分数是Z的体积分数的2倍，故可推知X、Y、Z分别代表、、，A正确；B．由化学方程式可知该反应的，由图可知该反应为吸热反应，即，根据可知，该反应在高温下可以自发进行，B正确；C．由图可知，130℃时，该反应达到平衡时，和的体积分数相等，的体积分数是的体积分数的2倍，三种气体的体积分数之和等于，则，C错误；D．升高温度，该反应的化学平衡正向移动，反应体系中混合气体的平均相对分子质量增大，D正确；答案选C。 考向4 考查化学平衡曲线外的非平衡点分析 例4（2024·江苏·模拟预测）通过反应I：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)可将有机氯化工业的副产品HC1转化为Cl2.在0.2MPa、反应物起始物质的量比=2条件下，不同温度时HC1平衡转化率如图所示。向反应体系中加入CuCl2，能加快反应速率。 反应II：2CuCl2(s)+O2(g)=2CuO(s)+2Cl2(g)  ΔH=125.6 kJ·mol−1 反应III：CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g)  ΔH=-120.0 kJ·mol−1 下列说法正确的是 A．反应I的 ΔH=5.6 kJ·mol−1 B．升高温度和增大压强均能提高反应I中HCl的平衡转化率 C．0.2MPa、500℃时，向反应体系中加入CuCl2，延长反应时间，能使HCl转化率从X点的值升至Y点的值 D．在0.2MPa、500℃条件下，若起始<2，充分反应，HCl的转化率可能达到Y点的值 【答案】D 【解析】A．根据盖斯定律，由Ⅱ+Ⅲ2得4HCl(g) +O2(g)=2Cl2(g) +2H2O(g)，ΔH=+125.6 kJ·mol−1+（-120.0 kJ·mol−1）×2 =-114.4 kJ·mol−1，A错误；B．反应Ⅰ为气体体积减小的放热反应，升高温度平衡逆向移动，HCl的平衡转化率降低，B错误；C． CuCl2为固体不能影响平衡移动，反应时间也不能影响平衡移动，HCl转化率不变，C错误；D．在0.2MPa、500℃条件下，若起始<2，增加了O2的相对含量，能提高HCl的转化率，HCl的转化率可能达到Y点的值，D正确；故选D。 【思维建模】（1）改变投料比相当于增加一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率升高，而自身的转化率降低。 （2）当按化学反应方程式的计量数之比投入反应物，各组分的平衡转化率相同，平衡时产物的体积分数最大。 【变式训练1】（2024·江苏徐州·模拟预测）催化加氢过程中主要发生下列反应： 反应：   反应：   向恒压的容器中充入1mol 和3mol ，若仅考虑上述反应，平衡时和CO的选择性及的转化率随温度的变化如图中实线所示。 下列说法正确的是 A． B．平衡时的转化率随温度的变化可用图中虚线④表示 C．反应状态达A点时，只有使用对反应催化活性更高的催化剂才能提高的选择性 D．反应状态达B点时，容器中为1/32mol 【答案】D 【分析】反应Ⅱ为放热反应，温度升高，平衡往逆向移动，的选择性下降，则CO的选择性上升，CO的选择性对应曲线①，的选择性对应曲线②，的平衡转化率对应曲线③。据此作答。 【解析】A．随着温度升高，的选择性下降，CO的选择性上升，300℃前，CO2的平衡转化率下降，则以反应Ⅱ为主，300℃后，CO2的平衡转化率上升，则以反应I为主，说明反应I为吸热反应，A错误；B．向恒压的容器中充入1mol 和3mol ，投料比恰好与反应Ⅱ中的系数比相等，所以，300℃前，转化率应该是相同的，故应该与CO2的平衡转化率重叠，B错误；C．反应状态达A点时，想提高的选择性，应使平衡向生成更多的方向移动，温度不能改变，只能改变压强或者反应物浓度，若增大H2的浓度，反应I也会正向移动，那么的选择性不一定会被提高；若增大压强，反应I不会移动，反应Ⅱ往正向移动，生成更多的，可以提高的选择性；同时也可以通过改变催化剂来控制反应Ⅱ，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂也能提高的选择性，C错误；D．反应状态达B点时，CO2的平衡转化率25%、的选择性也是25%，根据，则25%=，，D正确；故选D。 【变式训练2】（23-24高三下·湖南·阶段考试）是常见的环境污染性气体。一定温度下，向三个容积不等的恒容密闭容器中分别投入1 mol ，用足量活性炭还原的反应为。反应相同时间后，三个容器中的物质的量（n）如图中A、B、C三点所示。下列叙述不正确的是 A．A点达到平衡， B、C点均未达到平衡 B．若B点达到平衡时，在该温度下的平衡常数 C．若C点使用催化剂，能提高的转化率 D．C点时，瞬间压缩容器体积至1 L后，的物质的量增大 【答案】D 【分析】该反应正向气体分子数增大，恒温恒容条件下，A点的容器体积最小，压强最大，A点的反应速率最大；C点的容器体积最大，压强最小，C点的反应速率最小。根据A、C点NO₂的物质的量可知A点已经达到平衡状态，C点未达平衡。根据“三段式”计算平衡常数K： mol/L． 计算B点浓度商Q： 。 【解析】A．根据分析可知，B点浓度商，B点未达平衡，A正确；B．A、B、C点在同一温度下，该反应的平衡常数不变，，B正确；C．C点未达平衡，使用催化剂可以加快反应速率，提高反应物的转化率，C正确；D．C点时，瞬间压缩容器体积至1 L，与A点形成等效平衡，的物质的量为0.5mol、保持不变，D错误；答案选D。 1．（2024·湖南卷）恒压下，向某密闭容器中充入一定量的和，发生如下反应： 主反应：   副反应：   在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．投料比x代表 B．曲线c代表乙酸的分布分数 C．， D．L、M、N三点的平衡常数： 【答案】D 【分析】题干明确指出，图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为、，若投料比x代表，x越大，可看作是CH3OH的量增多，则对于主、副反应可知生成的CH3COOCH3越多，CH3COOCH3分布分数越高，则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数，曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数，据此分析可知AB均正确，可知如此假设错误，则可知投料比x代表，曲线a或曲线b表示，曲线c或曲线d表示，据此作答。 【解析】A．根据分析可知，投料比x代表，故A错误；B．根据分析可知，曲线c表示CH3COOCH3分布分数，故B错误；C．根据分析可知，曲线a或曲线b表示，当同一投料比时，观察图像可知T2时大于T1时，而可知，温度越高则越大，说明温度升高主反应的平衡正向移动，；曲线c或曲线d表示，当同一投料比时，观察可知T1时大于T2时，而可知，温度越高则越小，说明温度升高副反应的平衡逆向移动，，故C错误；D．L、M、N三点对应副反应，且，升高温度平衡逆向移动，，故D正确；故答案选D。 2. (2024·山东卷)逆水气变换反应：。一定压力下，按，物质的量之比投料，，温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为，，温度时反应速率常数k分别为。下列说法错误的是 A. B. 温度下达平衡时反应速率的比值： C. 温度不变，仅改变体系初始压力，反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变 D. 温度下，改变初始投料比例，可使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同 【答案】CD 【分析】由图可知，T1比T2反应速率速率快，则T1＞T2；T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时；由于起始CO2与H2的物质的量之比为1∶1，则达到平衡时CO2和H2的摩尔分数相等。 【解析】A．根据分析，T1比T2反应速率速率快，反应速率常数与温度有关，结合反应速率方程知k1＞k2，A项正确；B．反应的速率方程为v=kc0.5(H2)c(CO2)，则，T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时，则，B项正确；C．温度不变，仅改变体系初始压力，虽然平衡不移动，但反应物的浓度改变，反应速率改变，反应达到平衡的时间改变，反应物摩尔分数随时间的变化曲线变化，C项错误；D．T2温度下，改变初始投料比，相当于改变某一反应物的浓度，达到平衡时H2和CO2的摩尔分数不可能相等，故不能使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同，D项错误；答案选CD。 3.(2023·湖南卷，13)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)+ H2O(g)CO (g)+ 3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( ) A．x1＜x2 B．反应速率：v正b＜vc正 C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka＜Kb =Kc D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 【答案】B 【解析】A．一定条件下，增大水的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则，故A正确；B．b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1mol，b点x值小于c点，则b点加水多，反应物浓度大，平衡正向移动，甲烷的转化率增大，生成物的浓度增大，则在相同温度下反应速率：，故B错误；C．由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大；温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：，故C正确；D．该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，故D正确；答案选B。 4．(2023·山东卷，14)一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下：    已知反应初始E的浓度为0.10mol∙L-1，TFAA的浓度为0.08mol∙L-1，部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是( ) A．t1时刻，体系中有E存在 B．t2时刻，体系中无F存在 C．E和TFAA反应生成F的活化能很小 D．反应达平衡后，TFAA的浓度为0.08mol∙L-1 【答案】AC 【分析】一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径中，共发生三个反应： ①E+TFAAF  ②FG  ③GH+TFAA t1之后的某时刻，H为0.02 mol∙L-1，此时TFAA的浓度仍为0，则表明0.10mol∙L-1E、起始时的0.08mol∙L-1TFAA、G分解生成的0.02 mol∙L-1 TFAA全部参加反应，生成0.10mol∙L-1F；在t2时刻，H为0.08mol∙L-1，TFAA为0.06mol∙L-1，G为0.01 mol∙L-1，则F为0.01 mol∙L-1。 【解析】A．t1时刻，H的浓度小于0.02 mol∙L-1，此时反应③生成F的浓度小于0.02 mol∙L-1，参加反应①的H的浓度小于0.1 mol∙L-1，则参加反应E的浓度小于0.1 mol∙L-1，所以体系中有E存在，A正确；B．由分析可知，t2时刻，H为0.08mol∙L-1，TFAA为0.06mol∙L-1，G为0.01 mol∙L-1，则F为0.01 mol∙L-1，所以体系中有F存在，B不正确；C．t1之后的某时刻，H为0.02 mol∙L-1，此时TFAA的浓度仍为0，表明此时E和TFAA完全反应生成F，所以E和TFAA生成F的反应速率快，反应的活化能很小，C正确；D．在t2时刻，H为0.08mol∙L-1，TFAA为0.06mol∙L-1，G为0.01 mol∙L-1，F为0.01 mol∙L-1，只有F、G全部转化为H和TFAA时，TFAA的浓度才能为0.08mol∙L-1，而GH+TFAA为可逆反应，所以反应达平衡后，TFAA的浓度一定小于0.08mol∙L-1，D不正确；故选AC。 5．(2022·广东卷，15)在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则( ) A．无催化剂时，反应不能进行 B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低 C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化 D．使用催化剂Ⅰ时，0~2 min内，v(X)=1.0 mol·L－1·min－111. (2022·广东卷，13)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( ) A．该反应的ΔH＜0 B．a为n(H2O)随温度的变化曲线 C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动 D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大 【答案】D 【解析】A．由图可知，无催化剂时，随反应进行，生成物浓度也在增加，说明反应也在进行，故A错误；B．由图可知，催化剂I比催化剂II催化效果好，说明催化剂I使反应活化能更低，反应更快，故B错误；C．由图可知，使用催化剂II时，在0~2min 内Y的浓度变化了2.0mol/L，而a曲线表示的X的浓度变化了2.0mol/L，二者变化量之比不等于化学计量数之比，所以a曲线不表示使用催化剂II时X浓度随时间t的变化，故C错误；D．使用催化剂I时，在0~2min 内，Y的浓度变化了4.0mol/L，则(Y) ===2.0，(X) =(Y) =2.0=1.0，故D正确；答案选D。 6.(2022·浙江卷，19)在恒温恒容条件下，发生反应A(s)＋2B(g)3X(g)，c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是(　　) A．从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率 B．从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率 C．在不同时刻都存在关系：2v(B)＝3v(X) D．维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示 【答案】C 【解析】A．图象中可以得到单位时间内的浓度变化，反应速率是单位时间内物质的浓度变化计算得到，从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率，选项A正确； B．b点处的切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间，为反应物B的瞬时速率，选项B正确； C．化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比分析，3v(B)=2v(X)，选项C不正确； D．维持温度、容积不变，向反应体系中加入催化剂，平衡不移动，反应速率增大，达到新的平衡状态，平衡状态与原来的平衡状态相同，选项D正确；答案选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$null 第05讲 化学反应速率与化学平衡图像 目 录 01 考情透视·目标导航 2 02 知识导图·思维引航 3 03 考点突破·考法探究 4 考点一 化学反应速率图像 4 知识点1 速率—时间图像 4 知识点2 速率—压强(或温度)图像 5 知识点3 物质的量(或浓度)—时间图像 6 知识点4 化学速率图像分析 7 考向1 考查速率-时间图像 7 考向2 考查速率—压强(或温度)图像 10 考向3 考查浓度或物质的的量-时间图像 12 考点二 化学平衡图像 14 知识点1 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 14 知识点2 恒温线或恒压线图像 15 知识点3 反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 16 知识点4 化学平衡图像分析 16 考向1 考查转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像的分析判断 18 考向2 考查恒温线或恒压线图像的分析判断 20 考向3 考查组分含量、浓度或物质的量与温度的关系图像的分析判断 22 考向4 考查化学平衡曲线外的非平衡点分析 24 04 28 考点要求 考题统计 考情分析 化学反应速率图像 2024·辽宁卷，3分 2024·安徽卷，3分 2023辽宁卷12题，3分 2023山东卷14题，4分 2022浙江1月选考19题，2分 2022湖南卷14题，4分 2022广东卷15题，4分 2022河北卷11题，4分； 分析近三年的高考试题，高考命题在本讲有以下规律： 化学反应速率和化学平衡图像分析类试题经常涉及的图像类型有含量—时间—温度(压强)图像、恒温、恒压曲线等，图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图像，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。图像作为一种思维方法在解题过程中也有着重要作用，可以将一些较为抽象的知识，转化为图像，然后进行解决。注意掌握从图像中获取有效信息，解答与化学反应速率和化学平衡有关的问题，如反应速率、反应转化率、产率，提高转化率的措施等；从图表或图像中获取信息，计算转化率、平衡常数等。 化学平衡图像 2024·湖南卷，3分 2024·辽宁卷，3分 2023·重庆卷，3分 2023湖南卷13题，4分 2023浙江6月选考14题，3分 2022江苏卷13题，3分 2022广东卷13题，4分 复习目标： 1.能从图像认识化学反应速率和化学平衡是变化的，知道化学反应速率、化学平衡与外界条件有关，并遵循一定规律；能多角度。动态地分析化学反应速率和化学平衡，运用化学反应原理解决实际问题。 2.建立图像与观点、结论和证据之间的逻辑关系，知道可以通过图像分析、推理等方法认识化学反应速率和化学平衡的本质特征及其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学反应速率和化学平衡的有关图像曲线变化，揭示化学反应速率和化学平衡的本质和规律。 3.能通过图像发现和提出有关化学反应速率和化学平衡的有探究价值的问题；通过控制变量来探究影响化学反应速率和化学平衡的外界条件。 考点一 化学反应速率图像 知识点1 速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像 图像 分析 结论 t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，减小反应物的浓度 t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，增大生成物的浓度 t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，减小生成物的浓度 2.“断点”类v－t图像 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 适合正反应为放热的反应 适合正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 适合正反应为气体物质的量增大的反应 适合正反应为气体物质的量减小的反应 3.“平台”类v­t图像 图像 分析 结论 t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变使用催化剂 t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) 4.全程速率—时间图像 例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：（1）AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。 （2）BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 知识点2 速率—压强(或温度)图像 1.对于速率～温度曲线，温度改变后，吸热反应速率变化大，放热反应速率变化小。即吸热大变，放热小变。以mA＋nBpC＋qD；△Ｈ＝Ｑ为例 2.对于速率～压强曲线，压强改变后，气体体积之和大的一侧反应速率变化大，气体体积之和小的一侧反应速率变化小。以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ为例 【名师点拨】这类图像中曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强或温度增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 知识点3 物质的量(或浓度)—时间图像 这类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。 1、识图：在c-t图中，一般横坐标表示时间，纵坐标表示浓度或物质的量等变化，分析图时要抓住随着时间的变化曲线的基本走势问题，其重点及易错点应抓住曲线的斜率，某一时刻曲线的斜率大小就表示该时刻反应的速率快慢，曲线越陡表示反应的速率越大，曲线越平缓表示反应的速率越小。 2、规律：①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。 ③若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。 3、实例：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 （1）由图像得出的信息 ①X、Y是反应物，Z是产物。 ②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。 （2）根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如 v(X)＝ mol·L－1·s－1； Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 4、易错提醒：解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。 知识点4 化学速率图像分析 1.识图 这类图像定性地揭示了反应过程中 v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对化学反应速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“逆、动、等、定、变、同”的基本特征，以及平衡移动的方向。分析这类图像的重点及易错点是图像中演变出来的相关面积，曲线下方阴影部分的面积大小就表示在该时间段内某物质的浓度的变化量。另外，由v-t图可知，在一般情况下，同一个反应有先快后慢的特点，生成等量产物（或消耗等量反应物），所需的时间逐渐变长。 2.常见v-t图像分析方法 （1）看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。 （2）对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。 （3）改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)<v(逆)。 （4）规律：v­t图像中无“断点”，曲线是“渐变”的，即逐渐升高或降低，则改变的条件是浓度。若曲线是向上“渐变”，表示改变的条件是“增强”，反之，改变的条件是“减弱”，如工业合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0。 因t1时刻改变条件后，v′逆>v′正，平衡逆向移动，故改变的条件是增大NH3的浓度。 考向1 考查速率-时间图像 例1（2024·辽宁抚顺·模拟）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是(　　) A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度：a点小于b点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 【思维建模】分清正反应、逆反应及二者反应速率的相对大小，分清“突变”和“渐变”；正确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律。 Ⅰ.v正突变，v逆渐变，且v正>v逆，说明是增大了反应物的浓度，使v正突变，且平衡正向移动。 Ⅱ.v正、v逆都突然减小，且v正>v逆，说明平衡正向移动，该反应的正反应可能是放热反应或气体体积增大的反应。 Ⅲ.v正、v逆都突然增大，且增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体分子数不变的反应压缩体积(即增大压强)。 【变式训练1】如图表示反应2SO2(g)＋O22SO3(g)+Q的正反应速率随时间的变化情况，试根据图中曲线判断下列说法可能正确的是 A．t1时只减小了压强； B．t1时只降低了温度； C．t1时增加了SO2和O2的浓度，平衡向正反应方向移动； D．t1时减小SO2浓度的同时，增加了SO3的浓度； 【变式训练2】（2024·山东济南·模拟）在一密闭容器中发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： （1）处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。 A.t0～t1 B.t1～t2 C.t2～t3 D.t3～t4 E.t4～t5 F.t5～t6 （2）判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。 A.增大压强　B.减小压强　C.升高温度 D.降低温度　E.加催化剂　F.充入氮气 t1时刻________；t3时刻________；t4时刻________。 （3）依据（2）中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。 A.t0～t1 B.t2～t3 C.t3～t4 D.t5～t6 （4）如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。 考向2 考查速率—压强(或温度)图像 例2可逆反应mA(g)⇌nB(g)+pC(s)；△H=Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合如图中的两个图象，以下叙述正确的是：(　　) A．m＞n，Q＜0 B．m＞n+p，Q＞0 C．m＞n，Q＞0 D．m＜n+p，Q＜0 【思维建模】曲线的意义是外界条件（如温度、压强等）对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。如图中交点A是平衡状态，压强增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 【变式训练1】下列各图是温度(或压强)对2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH<0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是(　　) A． B．C．D． 【变式训练2】（23-24高三上·四川·期中）某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0，图甲表示反应速率(v)与温度(T) 的关系、图乙表示 T1 时，平衡体系中SO2的体积分数与压强(p)的关系。下列说法正确的是（    ） 图甲，图乙 A．图甲中，曲线1表示正反应速率与温度的关系 B．图乙中，a、b两点的反应速率：v(a)>v(b) C．图甲中，d点时，混合气体的平均摩尔质量不再改变 D．图乙中，c点的正、逆反应速率：v(逆) < v(正) 考向3 考查浓度或物质的的量-时间图像 例3（2024·河南洛阳·模拟）100 ℃时，向某恒容密闭容器加入1.6 mol·L－1的Q后会发生如下反应：2Q(g)M(g)。其中M的物质的量浓度随时间的变化如图所示： 下列说法错误的是(　　) A.从反应开始到刚达到平衡的时间段内，v(Q)＝0.02 mol·L－1·s－1 B.a、b两时刻生成Q的速率：v(a)<v(b) C.用Q浓度变化值表示的ab、bc两个时间段内的反应速率：v(ab)>v(bc)＝0 D.其他条件相同，起始时将0.2 mol·L－1氦气与Q混合，则反应达到平衡所需时间少于60 s 【思维建模】某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 （1）由图像得出的信息 ①X、Y是反应物，Z是产物。 ②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3 mol，Δn(Y)＝n2－n3 mol，Δn(Z)＝n2 mol。 （2）根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如 v(X)＝ mol·L－1·s－1； Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 【变式训练1】（2024·安徽铜陵·模拟）向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：xA(g)＋2B(s)yC(g)　ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题： （1）用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的平均反应速率v(A)＝________。 （2）根据图示可确定x∶y＝________。 （3）0～10 min容器内压强________(填“变大”“不变”或“变小”)。 （4）推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________(填编号，下同)；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。 ①减压　②增大A的浓度　③增大C的量　④升温　⑤降温　⑥加催化剂 （5）若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ平衡常数为K2，则K1________K2(填“>”“＝”或“<”)。 【变式训练2】（2024·河北保定·三模）铌被广泛应用于航空航天、电子、原子能、超导材料及新型功能材料等领域，是一种十分重要的战略物资。常用于萃取稀土金属铌：。某温度下，萃取过程中溶液中与时间的变化关系如图所示。下列叙述正确的是 A．其他条件不变，时萃取反应已停止 B．增大，萃取反应平衡向左移动，平衡常数减小 C．min、min时萃取反应的正反应速率： D．min内，的平均反应速率 考点二 化学平衡图像 知识点1 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 该类图像中常常与化学平衡知识相联系，重在考查化学平衡相关知识点。这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。 1.识图：一般当转化率达到一个定值，即转化率或百分含量保持不变，该反应达到化学平衡，我们可以借助图像中曲线的数值大小，进一步结合影响平衡的一些外界因素，分析整合，得出相关结论。已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的系数的关系。 2.规律：“先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如图甲中T2>T1。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如图乙中p1>p2。 ③若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。 3.实例：正确掌握图像中反应规律的判断方法 [以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明] ①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。 ③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。 知识点2 恒温线或恒压线图像 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度（反应物或生成物）或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。 1.识图：(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度) 图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH＜0；图②，若T1>T2，则正反应为放热反应。 【名师点睛】解答此类图像问题，往往可作分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线——恒压线或恒温线，然后进行定一议二，从而可解决问题。 2.规律：（1）“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的系数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。 （2）通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。 知识点3 反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆，未达平衡；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，ΔH<0。 2.化学平衡曲线外的非平衡点分析 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。 左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆；则右下方(F点)v正<v逆。 3.投料比与转化率或产率相关图像 在工业生产中，为了提高转化率或产率，从原料的利用率研究分析，我们可以得到投料比与转化率或产率相关图像，通过图像分析我们可以得到最佳投料比。如在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2＋O2SO3，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m＝]不同时，SO2的平衡转化率与温度(t)的关系如图所示： 分析图像我们可以得到如下信息，在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m越大，平衡转化率α(SO2)越小，即图中m1、m2、m3的大小顺序为m1>m2>m3。 知识点4 化学平衡图像分析 1.思维建模 2.解题步骤 第一步：看特点。即分析可逆反应方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分 子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。 第二步：识图像。即识别图像类型，一看“面”（理清横坐标、纵坐标表示的含义）；二看“线”（分析曲线的走向和变化趋势，它与横坐标、纵坐标的关系）；三看 “点”（重点分析特殊点——起点、拐点、交点、终点的含义）；四看是否要作辅助线（如等温线、等压线等），五看定量图像中有关量的多少问题。 第三步：联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。 第四步：图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。 3.解题技巧 ①先拐先平：在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。 ②定一议二：在含量—T/p曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后(通常可画一垂线)，讨论横坐标与曲线的关系。 ③三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正)、v(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。 4.易错点拨 （1）“先拐先平”与速率快慢的误区：在反应速率与化学平衡图像中，我们容易错误认为曲线先出现拐点，则反应速率一定快，由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点，先平衡，即常说的“先拐先平”，但比较反应速率快慢时，应该依据曲线斜率的大小，斜率大，反应速率快，如下面图像，尽管曲线b先平衡，但其反应速率小于曲线a对应的速率。 （2）未达到平衡的曲线误认为是平衡时的曲线。如根据下面图像判断某反应正反应为放热反应还是吸热反应时，从o—a—b阶段，误认为升高温度，生成物浓度增大，反应向正反应方向进行，所以该正反应为吸热反应。该错误结论的得出原因在于o—a—b阶段时，该反应并没有达到平衡状态，b点为平衡时状态，通过b—c阶段可以得出，在平衡状态下，若升高温度，生成物浓度减少，平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应。 （3）图像中涉及定量问题时，应该注意相关“量”与反应原理的对应关系。如合成氨中，若H2 、 N2的浓度按照3:1置入反应装置中，尽管H2 、 N2的浓度不断减少，根据反应原理，二者减少量应该满足3:1的关系，显然下面图像中曲线的变化是错误的结论。 考向1 考查转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像的分析判断 例1（2024·湖南·模拟预测）研究之间的转化对控制大气污染具有重要意义，已知： 。如图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为时，和随t变化曲线分别为Ⅰ、Ⅱ，改变温度到，随t变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是 A．反应速率 B．温度 C．升高温度，正向反应速率增加，逆向反应速率减小 D．温度和下，反应分别达到平衡时，前者小 【思维建模】“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2>T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2>p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a使用了催化剂)。 Ⅰ.表示T2>T1，正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动。 Ⅱ.表示p2>p1，反应物A的转化率减小，说明正反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动。 Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a>b，故a使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体体积不变的可逆反应，a增大了压强(即压缩体积)。 【变式训练1】（2024·湖北孝感·模拟）在其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)＋B(g)cC(g)的平衡的变化图像如下(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率)，据此分析下列说法正确的是(　　) A.在图像反应Ⅰ中，说明正反应为吸热反应 B.在图像反应Ⅰ中，若p1>p2，则此反应的ΔS>0 C.在图像反应Ⅱ中，说明该正反应为吸热反应 D.在图像反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能自发进行 【变式训练2】在密闭容器中，加入和发生如下反应：，C的体积分数(C%)随时间的变化趋势符合如图关系： 下列说法正确的是 A．B物质可能是气体 B．若在F点时给容器压缩体积，达新平衡时C的浓度将增大 C．该反应为吸热反应 D．恒温恒容下达平衡后，向容器中再加入2molA和1molB，A的体积分数减小 考向2 考查恒温线或恒压线图像的分析判断 例2（2024·广东中山·模拟）SO2的催化氧化是硫酸工业中的重要反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下列说法正确的是(　　) A.X代表压强 B.L2>L1 C.Ka＝Kb D.若c点的温度或压强分别为L2、X1，则c点v(SO2)正>v(SO2)逆 【思维建模】“定一议二”。在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系。如图Ⅰ中确定压强为105 Pa或 107 Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，做横轴的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，增大压强，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体体积减小的反应。同理分析图Ⅱ。 【变式训练1】（2024·浙江温州·模拟）在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是(　　) A．上述反应的ΔH<0 B．压强：p4>p3>p2>p1 C．1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64 D． 压强为p4时，在y点：v正>v逆 【变式训练2】（2024·河北衡水·模拟预测）储氢合金M的吸放氢反应式为：xH2(g)+2M(s) 2M-Hx(s)，现将100gM置于恒容容器中，通入氢气并维持容器内压强恒定，在不同温度下M的最大吸氢量与氢气压强的关系如图所示，下列说法错误的是 A．压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大 B．若到达P点的时间为3min，则吸氢速率v=0.35g/min C．在相同条件下，若氢气中含有氩气，则最大吸氢量减小 D．若到达N点所用时间小于P点，则吸氢速率v(N)<v(P) 考向3 考查组分含量、浓度或物质的量与温度的关系图像的分析判断 例3（2024·河北保定·三模）一定条件下，在甲、乙两个恒容密闭容器(容器容积)中投入等物质的量的X和Y，发生反应，达到平衡时，Q的物质的量浓度与温度和容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是 A．x＋y>p＋q B．c(P)：b>2a C．压强：2p(b)<p(c) D．平衡常数： 【变式训练1】（2024·江苏南通·二模）肼()是一种含氢量高的燃料。向恒容密闭容器内加入3 mol，一定条件下体系中催化分解存在以下平衡： ．；．。 不同温度下达到平衡时，均几乎完全分解，分解产物的物质的量如图。 下列说法正确的是 A．曲线a对应的物质是 B．低于M点对应温度时，以反应Ⅰ为主 C．体系中一定不存在反应： D．N点时，体系内：为2∶3 【变式训练2】（2024·河北沧州·三模）工业上用固体作固硫剂，氢气还原辉钼矿()获得钼(Mo)的反应原理为。在恒容密闭容器中进行该反应，平衡时气体的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是 A．X、Y、Z分别代表、、CO B．该反应在高温下可以自发进行 C．图中 D．升高温度，反应体系中混合气体的平均相对分子质量增大 考向4 考查化学平衡曲线外的非平衡点分析 例4（2024·江苏·模拟预测）通过反应I：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)可将有机氯化工业的副产品HC1转化为Cl2.在0.2MPa、反应物起始物质的量比=2条件下，不同温度时HC1平衡转化率如图所示。向反应体系中加入CuCl2，能加快反应速率。 反应II：2CuCl2(s)+O2(g)=2CuO(s)+2Cl2(g)  ΔH=125.6 kJ·mol−1 反应III：CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g)  ΔH=-120.0 kJ·mol−1 下列说法正确的是 A．反应I的 ΔH=5.6 kJ·mol−1 B．升高温度和增大压强均能提高反应I中HCl的平衡转化率 C．0.2MPa、500℃时，向反应体系中加入CuCl2，延长反应时间，能使HCl转化率从X点的值升至Y点的值 D．在0.2MPa、500℃条件下，若起始<2，充分反应，HCl的转化率可能达到Y点的值 【思维建模】（1）改变投料比相当于增加一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率升高，而自身的转化率降低。 （2）当按化学反应方程式的计量数之比投入反应物，各组分的平衡转化率相同，平衡时产物的体积分数最大。 【变式训练1】（2024·江苏徐州·模拟预测）催化加氢过程中主要发生下列反应： 反应：   反应：   向恒压的容器中充入1mol 和3mol ，若仅考虑上述反应，平衡时和CO的选择性及的转化率随温度的变化如图中实线所示。 下列说法正确的是 A． B．平衡时的转化率随温度的变化可用图中虚线④表示 C．反应状态达A点时，只有使用对反应催化活性更高的催化剂才能提高的选择性 D．反应状态达B点时，容器中为1/32mol 【变式训练2】（23-24高三下·湖南·阶段考试）是常见的环境污染性气体。一定温度下，向三个容积不等的恒容密闭容器中分别投入1 mol ，用足量活性炭还原的反应为。反应相同时间后，三个容器中的物质的量（n）如图中A、B、C三点所示。下列叙述不正确的是 A．A点达到平衡， B、C点均未达到平衡 B．若B点达到平衡时，在该温度下的平衡常数 C．若C点使用催化剂，能提高的转化率 D．C点时，瞬间压缩容器体积至1 L后，的物质的量增大 1．（2024·湖南卷）恒压下，向某密闭容器中充入一定量的和，发生如下反应： 主反应：   副反应：   在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．投料比x代表 B．曲线c代表乙酸的分布分数 C．， D．L、M、N三点的平衡常数： 2. (2024·山东卷)逆水气变换反应：。一定压力下，按，物质的量之比投料，，温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为，，温度时反应速率常数k分别为。下列说法错误的是 A. B. 温度下达平衡时反应速率的比值： C. 温度不变，仅改变体系初始压力，反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变 D. 温度下，改变初始投料比例，可使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同 3.(2023·湖南卷，13)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)+ H2O(g)CO (g)+ 3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( ) A．x1＜x2 B．反应速率：v正b＜vc正 C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka＜Kb =Kc D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 4．(2023·山东卷，14)一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下：    已知反应初始E的浓度为0.10mol∙L-1，TFAA的浓度为0.08mol∙L-1，部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是( ) A．t1时刻，体系中有E存在 B．t2时刻，体系中无F存在 C．E和TFAA反应生成F的活化能很小 D．反应达平衡后，TFAA的浓度为0.08mol∙L-1 5．(2022·广东卷，15)在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则( ) A．无催化剂时，反应不能进行 B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低 C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化 D．使用催化剂Ⅰ时，0~2 min内，v(X)=1.0 mol·L－1·min－111. (2022·广东卷，13)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( ) A．该反应的ΔH＜0 B．a为n(H2O)随温度的变化曲线 C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动 D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大 6.(2022·浙江卷，19)在恒温恒容条件下，发生反应A(s)＋2B(g)3X(g)，c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是(　　) A．从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率 B．从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率 C．在不同时刻都存在关系：2v(B)＝3v(X) D．维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$